Fig.1 - L’appareil de mesure lors de l’essai pratique: un boîtier de collecte de données fixé sur la tronçonneuse enregistre automatiquement le temps pour le bûcheronnage semi-mécanisé. Photo: Fritz Frutig (WSL)
Les frais de récolte du bois atteignent en moyenne environ 60 % des coûts globaux d’une exploitation forestière suisse. Le calcul préalable des coûts de récolte par différents procédés est donc important pour une exploitation, qui doit pouvoir s’appuyer sur des bases de calcul fiables. Pour obtenir des données précises, il faut tout d’abord déterminer le temps nécessaire à la récolte du bois et les principaux paramètres qui l’influencent dans la pratique. Les relevés effectués manuellement ne permettent toutefois de collecter ces données qu’avec un temps de travail et donc des coûts importants.
Grâce aux procédés très mécanisés de récolte du bois, par exemple le traitement avec des récolteuses, la collecte des données nécessaires pour les modèles de productivité de manière permanente est possible via les systèmes informatisés embarqués. Par contre, pour les procédés de récolte semi-mécanisés (fig. 1), on peut se demander si les technologies de l’information actuelles permettraient également d’automatiser la mesure du temps. La récolte de bois semi-mécanisée présente un intérêt certain car elle devrait continuer à jouer un rôle majeur en Suisse en raison de la topographie difficile et des structures d’exploitation relativement morcelées.
Exigences s’appliquant à la saisie de l’heure
Le concept de la collecte automatique du temps de travail comprend trois parties:
- Détermination des paramètres des arbres lors du martelage (valeurs de référence)
- Détermination du temps de travail du bûcheron avec un boîtier de collecte de données
- Dépouillement des données par un programme informatique
Pour élaborer un modèle de productivité, il faut pouvoir affecter le temps de travail d’un bûcheron équipé d’une tronçonneuse à un arbre déterminé. C’est pourquoi on numérote les arbres à traiter lors du martelage, on mesure le diamètre à hauteur de poitrine, et on indique l’essence. Une grille de calcul permet alors d’évaluer le volume de l’arbre, qui est déterminant pour le temps de travail, et donc pour la productivité. Le cas échéant, il est possible d’enregistrer d’autres données ayant un impact sur le temps nécessaire, par exemple la pente moyenne du terrain.
L’objectif de la saisie automatisée du temps de travail pour une récolte de bois semi-mécanisée consiste à déterminer le temps nécessaire au total ainsi que pour chaque intervention intermédiaire. Pour chaque arbre, le temps de travail doit être saisi pour les deux phases de l’abattage et du façonnage (ébranchage, débitage). L’étape d’abattage comprend tous les travaux sur l’arbre sur pied. L’étape de façonnage comprend toutes les interventions sur l’arbre à terre, jusqu’au début de l’abattage de l’arbre suivant. Pour ne pas fausser le temps de travail déterminé par des moments aléatoires improductifs du bûcheron, le temps de travail est donné à chaque fois sous la forme d’heures système productives comprenant de courtes interruptions pouvant atteindre 15 minutes (PSH15).
Saisie du temps de travail
Le boîtier de collecte de données doit être construit et monté sur la tronçonneuse de manière à ce qu’il n’entrave pas le travail. Il est installé pour toute la durée du travail sur le capot du filtre à air de la tronçonneuse (fig. 2) et enregistre en permanence les mouvements de celle-ci. Il est constitué d’un boîtier étanche, d’un clavier pour la saisie du numéro de l’arbre et de LED pour l’affichage d’état (fig. 3). Dans ce boîtier se trouvent un capteur d’accélération à deux axes qui détecte les vibrations de la tronçonneuse, des accus avec régulation de tension pour une alimentation constante en énergie et un enregistreur de données.
Le tronçonneur tape le numéro peint sur l’arbre sur le clavier du boîtier. Il peut ensuite directement commencer son intervention. L’ordre dans lequel les arbres sont abattus est libre. Les valeurs enregistrées permettent de calculer lors du dépouillement le temps passé par le tronçonneur pour les différentes étapes du travail.
Un programme informatique permet de traiter conjointement les données du boîtier de collecte des données et celles du compte-rendu de martelage. Il calcule le temps de travail pour chaque arbre ainsi que le moment du passage de l’abattage à l’ébranchage. En outre, toutes les interruptions supérieures à 15 minutes sont soustraites du temps de travail. Le résultat est indiqué en heures système productives, y compris des interruptions inférieures à 15 minutes (PSH15).
Le programme de dépouillement enregistre tous les résultats dans un tableau Excel. Celui-ci va servir de base pour le traitement statistique et pour l’élaboration des calculs.
Fig. 2 - Une tronçonneuse équipée du prototype de boîtier de collecte de données. Ce boîtier est robuste, ne gêne pratiquement pas l’utilisateur et fonctionne même dans des conditions de travail difficiles. Il serait techniquement possible de construire un boîtier encore un peu plus compact. Photo: Fritz Frutig (WSL)
Fig. 3 - Pour pouvoir affecter les données mesurées à un arbre, le bûcheron doit indiquer le numéro de l’arbre avant de l’abattre. Photo: Fritz Frutig (WSL)
Essais pratiques
La saisie automatique des temps de travail a été optimisée au cours de plusieurs essais sur le terrain en exploitation forestière par la Korporation Wollerau (Canton de Schwyz). L’essai final a consisté à abattre et façonner dix arbres à la suite. Une mesure manuelle classique a été effectuée parallèlement à la saisie automatique.
Le dépouillement de l’essai de terrain sur dix arbres montre que la différence entre la saisie automatique et la saisie manuelle du temps de travail pour toute l’intervention est inférieure à 2 % (fig. 4). Pour l’arbre portant le numéro 94, l’écart aussi bien pour l’arbre debout que l’arbre couché est important. Cela découle du fait que l’ébranchage a commencé sans interruption visible après l’abattage. C’est pourquoi le programme de traitement n’a pas pu déterminer correctement la transition. L’écart pour le temps total (abattage + ébranchage) reste cependant ici aussi très faible, avec 1,2 %.
Fig. 4 - Comparaison de la saisie automatique et de la saisie manuelle. Cliquer sur le tableau pour l’agrandir.
Conséquences
Le projet a montré que la collecte automatique du temps de travail est possible pour la récolte du bois à la tronçonneuse. Le temps de travail pour l’ensemble de l’intervention sur les arbres, ainsi que pour les deux phases de l’abattage et de l’ébranchage/débitage peut être déterminé avec un écart très faible par rapport à la saisie manuelle. Le système de mesure a parfaitement fonctionné pendant une intervention d’une journée dans des conditions réelles.
Il serait possible techniquement de construire un boîtier encore un peu plus compact, ainsi que de lui donner une forme plus ergonomique. Mais une fabrication spéciale de ce type en petite série entraînerait des coûts bien plus importants. Pour le présent prototype, un boîtier du commerce a été utilisé. Il serait souhaitable de réduire son poids, mais les accus ne permettent pas de descendre en dessous d’une certaine limite. Le boîtier actuel pèse presque 700 g, ce qui correspond à environ 10 % du poids de la tronçonneuse. Trois tronçonneurs ayant participé aux essais ont tous confirmé que le boîtier de collecte des données n’a pas entravé le maniement de la tronçonneuse, et que l’excédent de poids n’a pas constitué une gêne. L’étape suivante devrait être un essai plus long du prototype, pendant plusieurs jours sur une ou plusieurs coupes.
Cette collecte automatique des temps de travail pourrait permettre à l’avenir de déterminer de manière plus efficace les performances de la récolte de bois semi-mécanisée. Elle est donc intéressante pour tous ceux qui se penchent sur l’élaboration de modèles d’évaluation du temps de travail et des coûts.
Traduction: TTN Translation Network